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Die Erfindung betrifft eine Türanordnung für ein Schienenfahrzeug mit einem Türrahmen, der eine Türöffnung bildet, mit einem Türflügel, der zum zumindest teilweisen Öffnen und Schließen der Türöffnung relativ zu dem Türrahmen bewegbar ist, und mit einer Heizeinrichtung, die ein Wärme abgebendes Heizelement aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einer solchen Türanordnung. Eine gattungsgemäße Türanordnung ist aus der
DE 10 2007 062 528 A1 bekannt.
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Um die Abdichtung und Isolierung gegenüber der Außenseite von Schienenfahrzeugen an den Außentüren auch beim Betrieb des Schienenfahrzeugs in sehr kalten klimatischen Regionen zu gewährleisten, werden üblicherweise Dichtungselemente eingesetzt, die anstelle von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) aus Silikon bestehen.
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Eine weitere Forderung der Betreiber eines Schienenfahrzeugs in den genannten klimatischen Regionen ist, die Betriebsfähigkeit der Türanordnung, also das Öffnen und Schließen der Türöffnung, auch bei einem Eisbesatz von bis zu 5 mm sicherzustellen. Erreicht wird dies, indem der Antrieb der Türflügel so groß dimensioniert wird, dass seine Öffnungskraft ausreicht, um das Eis beim Ausschwenken der Tür zu brechen.
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Problematisch ist allerdings, dass durch das gewaltsame Aufbrechen des Eises relativ große Reaktionskräfte auftreten, die der Antriebsmechanismus aufnehmen muss. Hinzu kommt, dass das Eis beim Zerbrechen einen scharfen Grat bildet und dadurch eine Gefahrenquelle für Personen darstellt, die durch die Türöffnung treten. Dabei befindet sich das scharfkantige Eis genau an der Schließkante, die normalerweise sehr aufwendig gestaltet ist, da sie im Regulärfall, das heißt ohne Eisbesatz, eine Verletzung von Personen, die an die Kante stoßen, gerade verhindern soll. Mit anderen Worten kann trotz der aufwendig gestalteten Schließkante diese in kalten klimatischen Regionen aufgrund Eisbesatz dennoch zu Verletzungen führen.
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Unabhängig davon wird durch das gewaltsame Aufbrechen des Eises im Bereich der Schließkante, bei dem mit einem relativ weichen Material (Dichtungselement) ein wesentlich härteres Material (Eis) zerstört wird, das Dichtungselement in Mitleidenschaft gezogen und dadurch gegebenenfalls so stark beschädigt, dass die Dichtwirkung nicht mehr in ausreichendem Maße gewährleistet ist.
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Es ist daher aus dem Stand der Technik bekannt, die beim Zerbrechen des Eisbesatzes auftretenden scharfen Grate durch Personal von Hand zu entfernen, um eine Gefährdung von Passagieren zu verhindern. Dies erfordert aber einen großen Personal- und Zeitaufwand.
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Die
JP 2000-108897 A beschreibt die Beheizung von Laufschienen einer Schiebetür, erleichtert damit aber nur die Öffnungs- und Schließbewegung des Türflügels, löst aber nicht das Problem der Vereisung im Bereich der Schließkante zwischen Türflügel und Türrahmen.
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Die
DE 692 05 726 T2 , die
DE 200 12 201 U1 und die
DE 196 51 733 A1 beschreiben Dichtungselemente für Türanordnungen, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, die aus extrudierten Hohlkammerprofilen bestehen, bei denen eine Heizeinrichtung in die extrudierte Dichtmasse eingebettet ist. Bei der DE 692 05 726 T2 ist beispielsweise ein Heizdraht spiralförmig umlaufend in das extrudierte Gummimaterial eingebettet. Gemäß der DE 200 12 201 U1 wird neben einem eingebetteten Heizdraht auch ein Streifen aus leitfähigem Gummi vorgeschlagen, der auf die Außenseite des Dichtungselements aufgebracht ist. Leitfähiges Gummi wird auch gemäß der DE 196 51 733 A1 verwendet, wobei dieses in einen Teil des Extrusionsmaterials eingebettet ist und zusätzlich von außen in diesem Teilbereich isoliert ist.
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Aus der
DE 38 83 238 T2 ist ferner eine Heizeinrichtung für ein Dichtungselement einer Türanordnung bekannt, bei dem über eine Steuereinrichtung zwischen einem Schwach-Leistungsanschluss und einem Stark-Leistungsanschluss im Bedarfsfall umgeschaltet wird.
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Aus der
DE 1 216 128 B ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Heizdraht in einer umlaufenden Nut des Türrahmens verlegt ist.
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Auch die
DE 83 17 598 U1 beschreibt einen Heizdraht für einen Türrahmen eines Kraftfahrzeugs, nämlich eines Tiefkühlguttransporters.
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Die zuvor beschriebenen Heizeinrichtungen bzw. Dichtungselemente sind allerdings, da sie für den Kraftfahrzeugbereich konzipiert wurden, nicht geeignet, die Betriebsfähigkeit von Türanordnungen von Schienenfahrzeugen sicherzustellen, die in sehr kalten klimatischen Regionen betrieben werden, beispielsweise in Skandinavien, wo durchaus auch Temperaturen von –40°C auftreten. Aus diesem Grund haben Heizeinrichtungen für Dichtungselemente bei solchermaßen eingesetzten Schienenfahrzeugen noch keine Verwendung gefunden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Türanordnung für ein Schienenfahrzeug zu schaffen, die die Betriebsfähigkeit auch in sehr kalten klimatischen Regionen zuverlässig sicherstellt.
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Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Türanordnung für ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Heizelement Bestandteil des Türrahmens ist und dass das Heizelement an der Innenseite oder an der Außenseite eines beheizbaren Profils des Türrahmens verläuft.
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Indem ein Heizelement – es können selbstverständlich auch mehrere Heizelemente vorgesehen sein – vorgesehen wird, welches Bestandteil des Türrahmens ist, kann mit einfachen Mitteln – hier kann auch auf mit einem Heizmedium durchströmbare Rohre oder auf Heizstäbe, Heizdrähte und/oder auf Heizfolien zurückgegriffen werden – auch sehr niedrigen Temperaturen und damit einem sehr großen Eisbesatz entgegengewirkt werden. Dabei wird durch die Erwärmung des Türrahmens, also eines Teils der Türanordnung, der ohnehin sehr nah an der Schließkante bzw. dem Spalt zwischen Türflügel und Türrahmen (Türspalt) liegt, das Eis an der aufzubrechenden Stelle zumindest geschwächt, wenn nicht sogar vollständig entfernt, und damit die mechanische Belastung des Türantriebes verringert. Des Weiteren wird die Bildung eines scharfen Grates verhindert und sichergestellt, dass ein eventuell vorhandenes Dichtungselement im Türspalt beim Aufbrechen des Eises nicht in Mitleidenschaft gezogen werden kann. Im Übrigen ist die erfindungsgemäße Lösung der Anordnung eines Heizelements als Bestandteil des Türrahmens platzsparend, da der Türrahmen ohnehin vorhanden ist und der dadurch genutzte Raum gleichzeitig auch für die Heizeinrichtung genutzt werden kann.
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Gemäß einer ersten Alternative der erfindungsgemäßen Türanordnung verläuft das Heizelement an der Innenseite, das heißt der vom Türflügel abgewandten Seite, eines beheizbaren (erwärmbaren) Profils des Türrahmens. Insbesondere verläuft das Heizelement im Innern eines beheizbaren Hohlprofils des Türrahmens. Diese Anordnung ist besonders platzsparend und schützt das Heizelement optimal vor Beschädigung. Gemäß einer zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Türanordnung ist vorgesehen, dass das Heizelement an der Außenseite eines beheizbaren Profils des Türrahmens verläuft. Insbesondere verläuft das Heizelement an der Außenseite eines beheizbaren Hohlprofils des Türrahmens. In diesem Fall bildet das Heizelement bevorzugt eine Seitenfläche und/oder eine Kante des Türrahmens. Auf diese Weise ist das Heizelement besonders nah am Türspalt bzw. der Schließkante angeordnet und das sich bildende Eis unmittelbar dem Heizelement ausgesetzt, was eine optimale Heizwirkung gewährleistet.
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Insbesondere bei der Anordnung des Heizelements an der Innenseite eines Profils, aber auch bei der außenseitigen Anordnung, berührt das Heizelement vorzugsweise das Profil zumindest abschnittsweise. Je größer der Abschnitt des Heizelements gewählt ist, der das Profil berührt, umso besser wird die Wärme auf das Profil übertragen. Vorzugsweise berührt das Heizelement, sofern dies technisch möglich ist, das Profil vollständig.
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Wie bereits angedeutet, sind Türflügel und Türrahmen insbesondere Bestandteil einer Außentür. Grundsätzlich ist eine Türanordnung, wie sie hier beschrieben wird, aber auch für Innentüren denkbar. In dem hier bevorzugten Fall, dass Türflügel und Türrahmen Bestandteil einer Außentür sind, ist das Heizelement vorzugsweise so angeordnet, dass es selbst und/oder das damit beheizbare Profil zumindest abschnittsweise der äußeren Umgebung des Schienenfahrzeugs ausgesetzt ist. So kann das Heizelement die Seitenfläche, die im geschlossenen Zustand zum Türflügel gewandt ist, und/oder die Seitenfläche, die zur Schienenfahrzeugaußenseite (zur Umgebung) gerichtet ist, die also bei geschlossenem Türflügel parallel zu diesem verläuft, bilden. Es ist auch denkbar, dass das Heizelement die jeweilige Seitenfläche nicht bildet, sondern benachbart dazu angeordnet ist bzw. diese berührt. Das Heizelement kann also die im geschlossenen Zustand zum Türflügel gewandte Profilwand und/oder die zur Schienenfahrzeugaußenseite (zur Umgebung) gerichtete Profilwand des Profils, die bei geschlossenem Türflügel im Wesentlichen parallel zum Türflügel verläuft, berühren. Diese Varianten, die auch kombiniert werden können, führen dazu, dass der Türrahmen auf einfache Weise zumindest im Bereich des Türspalts beheizt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Türanordnung verläuft das Heizelement seitlich und/oder oberhalb der Türöffnung. Dabei kann sich das Heizelement entweder über einen Teil der Gesamthöhe des Türrahmens bzw. des seitlichen Türrahmenteils oder über die gesamte Höhe erstrecken. Auch kann sich das Heizelement entweder über einen Teil der Gesamtbreite des Türrahmens bzw. des oberen Türrahmenteils oder über die gesamte Breite erstrecken. Besonders bevorzugt umgibt das Heizelement die Türöffnung vollständig, verläuft also insbesondere auch im Bodenbereich. Da es sich bevorzugt um Schiebetüren handelt, ist es vorteilhaft, wenn der gesamte Spalt um den Türflügel herum möglichst eisfrei gehalten werden kann, was auf die zuvor beschriebene Weise ohne weiteres möglich ist.
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Das Heizelement liegt gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Türanordnung im geschlossenen Zustand des Türflügels einem mit dem Türflügel verbundenen Dichtungselement gegenüber. Durch die Nähe des Heizelements zum Dichtungselement, bei dem es sich um ein Kunststoffprofil, zum Beispiel enthaltend Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und/oder Silikon, handeln kann, ist gewährleistet, dass das Dichtungselement, welches ein relativ empfindliches Bauteil einer Türanordnung darstellt, beim Öffnen des Türflügels und beim Aufbrechen des gegebenenfalls vorhandenen Eises nicht mehr nennenswert in Mitleidenschaft gezogen wird. Das zuvor Gesagte gilt gleichermaßen für den Fall, dass zusätzlich oder alternativ ein Dichtungselement am Türrahmen befestigt ist, wobei das Heizelement dann bevorzugt benachbart dazu verläuft.
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Das Heizelement kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Das Heizelement kann als Hohlkörper gestaltet sein oder aus Vollmaterial bestehen. Bereits eingangs erwähnt wurde die Möglichkeit, dass das Heizelement ein Rohr, einen Heizstab, einen Heizdraht oder eine Heizfolie aufweist. Grundsätzlich können auch mehrere dieser Bauteile ein Heizelement für die erfindungsgemäße Türanordnung bilden. Eine besonders gute Wärmeübertragung wird ermöglicht, indem das Heizelement aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.
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Dabei kann das Heizelement so konfiguriert sein, dass es von einem beheizten Fluid, insbesondere beheiztem Wasser oder beheizter Luft, durchströmbar ist. Das Heizelement wird also in diesem Fall von einem zuvor erwärmten Heizmedium mit Heizenergie beaufschlagt. Es ist aber auch denkbar, dass das Heizelement so konfiguriert ist, dass es durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie erwärmbar ist. Dies hat gegenüber der anderen Lösung den Vorteil, dass kein Heizmedium gespeichert und erwärmt werden muss.
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Eine Steuereinrichtung, die gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Türanordnung vorgesehen ist, kann so konfiguriert sein, dass das Heizelement bedarfsgerecht betreibbar ist. So ist es denkbar, dass das Heizelement abhängig von der Außentemperatur, die beispielsweise über Temperatursensoren ermittelt wird, betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht die Steuereinrichtung auch den Betrieb des Heizelements abhängig vom Betriebszustand des Schienenfahrzeugs. So kann das Heizelement während des Betriebs, das heißt während der Fahrt, auf einer relativ niedrigen Heizstufe, die also niedriger als die maximale Heizstufe ist, betrieben werden, so dass nach dem Schließen der Türen ein wieder Anfrieren durch den kalten Fahrtwind vermieden wird. Es wäre auch denkbar, das Heizelement so anzusteuern, dass dieses während einer längeren Fahrt abgeschaltet ist und erst kurz vor der Ankunft am nächsten Bahnhof in Betrieb genommen wird. Auch während des Stillstands des Schienenfahrzeugs kann das Heizelement im Bedarfsfall über die Steuereinrichtung betrieben werden, ebenfalls vorzugsweise auf einer Heizstufe, die niedriger als die maximale Heizstufe ist. Dabei kann das Heizelement kontinuierlich oder zyklisch betrieben werden.
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Die Aufgabe wird schließlich gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Schienenfahrzeug mit einer Türanordnung gelöst, wie sie zuvor beschrieben wurde.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Türanordnung und das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 schematisch in einem horizontalen Schnitt einen Ausschnitt einer Türanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 schematisch in einem horizontalen Schnitt einen Ausschnitt einer Türanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 schematisch in einem horizontalen Schnitt einen Ausschnitt einer Türanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
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4 schematisch in einem horizontalen Schnitt einen Ausschnitt einer Türanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Die im Folgenden beschriebenen Figuren zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Türanordnung 1 für ein Schienenfahrzeug mit einem Türrahmen 2 (auch Türportal genannt), der eine Türöffnung 3 bildet, mit einem Türflügel 4, der relativ zu dem Türrahmen 2 bewegbar ist, um die Türöffnung 3 zumindest teilweise zu öffnen bzw. zu schließen, und mit einer Heizeinrichtung 5, die ein Wärme abgebendes Heizelement 6, welches im Weiteren noch näher beschrieben wird, aufweist.
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Der Türflügel 4, der hier Bestandteil einer Außentür 8 ist, setzt sich dabei zusammen aus einem Rahmenelement 4a, einer Wabenstruktur oder Schaumlage 4b, einer inneren Metallbeplankung bzw. Deckschicht 4c und einer äußeren Metallbeplankung bzw. Deckschicht 4d. Im Bereich des Türspalts 15 weist der Türflügel 4 noch ein Dichtungselement 9 aus EPDM auf. Im geschlossenen Zustand des Türflügels 4 liegt dieses Dichtungselement 9 an einem Siegelrahmen 16 an, der Bestandteil des Türrahmens 2 ist und sich parallel zum Türflügel 4 im geschlossenen Zustand erstreckt.
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Besagtes Heizelement 6 ist in allen im Weiteren beschriebenen Ausführungsbeispielen Bestandteil des Türrahmens 2, wobei es im Falle der 1 und 3 im Innern eines Hohlprofils 7 und im Falle der 2 und 4 außen an einem Hohlprofil 7 verläuft.
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In 1 wird das Heizelement 6 von einem Rohr 10 aus Kupfer gebildet, welches von einem beheizten Fluid, beispielsweise Wasser oder Luft, durchströmbar ist. Das Heizelement 6 verläuft dabei im Innern des Hohlprofils 7 des Türrahmens 2 und berührt das Profil 7 vollständig an seiner Innenseite 7a, und zwar sowohl zu der am Türflügel 4 gewandten Profilwand 7c als auch an der nach außen gerichteten Profilwand 7d, die parallel zum Türflügel 4 verläuft.
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In dem in 1 gezeigten Schnitt ist erkennbar, dass das Heizelement 6 seitlich der Türöffnung 3 verläuft. In der Darstellung nicht erkennbar ist, dass das Heizelement 6, das heißt das Rohr 10, die Türöffnung 3 vollständig umgibt.
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Das Heizelement 6 liegt in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dem Dichtungselement 9 gegenüber, so dass die vom Heizelement 6 abgegebene und auf das Profil 7 übertragene Wärme gewährleistet, dass das Dichtungselement 9 und auch der übrige Türspalt 15 eisfrei bleibt, und zwar auch bei Temperaturen von –40°C, wie sie beispielsweise in Skandinavien regelmäßig auftreten.
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Schließlich ist, was hier anhand einer gestrichelten Linie symbolisch dargestellt ist, das Heizelement 6 mit einer Steuereinrichtung 14 versehen, die so konfiguriert ist, dass das Heizelement 6 bedarfsgerecht, insbesondere abhängig von der Außentemperatur und/oder vom Betriebszustand des Schienenfahrzeugs, betreibbar ist. Die Steuereinrichtung 14 ist so einstellbar, dass während des Betriebs oder Stillstands des Schienenfahrzeugs das Heizelement 6 kontinuierlich oder zyklisch auf einer Heizstufe betreibbar ist, die niedriger als die maximale Heizstufe ist.
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Die 2 bis 4 zeigen eine ähnliche Türanordnung 1 wie 1, wobei sich allerdings der Aufbau und die Anordnung des Heizelements 6 von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel unterscheiden.
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In 2 handelt es sich um ein Heizelement 6 aus Vollmaterial, welches von einem im Querschnitt dreieckförmigen Heizstab 11 gebildet wird. Dieses Heizelement 6 ist durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie erwärmbar und überträgt die Wärme unmittelbar in den Türspalt 15 der Türanordnung 1.
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Das Heizelement 6 verläuft dabei an der Außenseite des Profils 7, wobei das Profil 7 im Bereich der Anbringung des Heizelements 6 so geformt ist, dass das Heizelement 6 nicht seitlich über die gedachte Verlängerung der orthogonal zueinander verlaufenden Profilwände 7c und 7d des Türrahmens 2 hervorsteht. Das Heizelement 6 ist damit integraler Bestandteil des Türrahmens 2 und bildet einen Teil der zum Türflügel 4 gewandten Seitenfläche 2a, einen Teil der zur Schienenfahrzeugaußenseite bzw. zur Umgebung gewandten Seitenfläche 2b sowie die Kante 2c des Türrahmens 2.
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Im Übrigen ist der Aufbau der Türanordnung 1 und die Funktionsweise des Heizelements 6 vergleichbar mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1.
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In 3 wird als Heizelement 6 eine Mehrzahl von Heizdrähten 12 verwendet, die an der Innenseite 7a des Profils 7 angeordnet sind und, während sie den Türrahmen 2 vollständig berühren, um diesen umlaufend angeordnet sind. Die Heizdrähte 12 sind ähnlich wie der zuvor beschriebene Heizstab 11 durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie erwärmbar.
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4 zeigt schließlich eine Türanordnung 1, bei der im Unterschied zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen als Heizelement 6 eine Heizfolie 13 verwendet wird, die ebenfalls durch Beaufschlagung mit elektrischer Energie erwärmbar ist. Die Heizfolie 13 verläuft dabei auf der Außenseite 7b des Profils 7 und berührt sowohl die zum Türflügel 4 gewandte Profilwand 7c als auch die zur Schienenfahrzeugaußenseite bzw. zur Umgebung gewandte Profilwand 7d des Türrahmens 2.
